新型增塑劑研究進展

3/3新型增塑劑研究進展《高分子材料加工助劑》論文新型增塑劑研究進展

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2013年12月

新型增塑劑研究進展

二、新型環(huán)保增塑劑開發(fā)進展

目前科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)了多種前景較好的增塑劑。首先是將鄰苯二甲酸酯類增塑劑進行改性，其次是開發(fā)新品種增塑劑，如聚酯、環(huán)氧化物、檸檬酸酯、蓖麻油類、偏苯三酸酯類、脂肪族二元酸酯、等，在此基礎(chǔ)上現(xiàn)今國內(nèi)外又從多方面研究增塑劑的新型產(chǎn)品或新型合成工藝來彌補我們現(xiàn)在所用增塑劑當(dāng)中的不足與欠缺。現(xiàn)一一分述如下。

2.1鄰苯二甲酸酯類增塑劑進行改性

鄰苯二甲酸二（2-丙基庚）酯是一種性能比鄰苯二甲酸二辛酯更優(yōu)良的增塑劑，它是以2-丙基1-庚醇為主要原料生產(chǎn)的鄰苯類增塑劑，具有毒性低，揮發(fā)性低的特點?？梢蕴娲鶧OP、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和鄰苯二甲酸芐丁酯等增塑劑。它較DOP的優(yōu)點在于加熱減量少、抗老化性能優(yōu)良、體積電阻高、抗水、抗油性能好。在硝基纖維素中使用DPHP效果較好。可與多種增塑劑復(fù)合使用。[2]

2.2對苯二甲酸酯類增塑劑

對苯二甲酸酯以對苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHTP)或稱對苯二甲酸二異辛酯(DOTP)為代表，它與鄰苯二甲酸二乙基己酸(DEHP)或稱鄰苯二甲酸二異辛酸酯(DOP)為同分異構(gòu)體，是以對苯二甲酸與2-乙基己醇(異辛醇)在催化劑存在下直接酯化而成。對苯二甲酸(PTA)主要用于生產(chǎn)PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)聚酯纖維和聚酯樹脂的原料，是一重要的大宗化工原料，供應(yīng)充足。對苯二甲酸二異辛酯(DEHTP)為線型對稱分子結(jié)構(gòu)，而DEHP為球形，結(jié)構(gòu)的差異使DEHTP的性能更為突出，除塑化性能略低外，其它物理性能均優(yōu)于DEHP。它與PVC等其它聚合物材料均有良好的相容性?？勺鳛楸洹⒋皯裘芊鈼l、農(nóng)用塑料薄膜的增塑劑使用。DEHTP的毒性很低，安全性高，耐水耐油抽出性強，一直被當(dāng)作無毒增塑劑使用，允許用在醫(yī)用PVC制品、兒童玩具中使用。[3]

2.3聚酯類

聚酯類增塑劑的相對分子質(zhì)量與PvC十分相近，具有高的親和力，而且毒性低，揮發(fā)性低。耐抽出和耐遷移性好，被稱為永久性增塑劑，因此，它一問世便受到了市場的熱烈歡迎。成為發(fā)展較快的一類環(huán)保型增擔(dān)劑。此類增塑劑廣泛應(yīng)用于耐油電纜、煤氣膠管、防水卷材、人造革、兒童玩具、飲料軟管、乳制品機

械及瓶蓋墊片、耐高溫線材包復(fù)層、耐油軟管、室內(nèi)高級裝飾品等各種制品，還可用于硝基木器漆，膠黏劑等。聚酯類增塑劑特別是以甘油為原料的聚酯增塑劑的最大特點是具有優(yōu)異的耐抽出性與柔軟性，幾乎不從表面滲出。因此它是性能最為優(yōu)異的增塑劑品種。[4]

2.4環(huán)氧化合物

2004年，南京大學(xué)科技處推出無毒塑料增塑劑———環(huán)氧大豆油工藝技術(shù)轉(zhuǎn)讓項目。該產(chǎn)品經(jīng)有關(guān)單位測試和環(huán)氧大豆油用戶進行對比試驗，產(chǎn)品質(zhì)量與日本進口的環(huán)氧大豆油相近。

該產(chǎn)品可應(yīng)用于全部軟硬聚氯乙烯制品的配方中，是無毒、無味的聚氯乙烯增塑劑兼穩(wěn)定劑，對光、熱有良好的穩(wěn)定作用，且相容性好，揮發(fā)性低，遷移性小。它既能吸收聚氯乙烯樹脂在分解時放出的氯化氫，又能與聚氯乙烯樹脂相容，幾乎可以用于所有的聚氯乙烯制品。[5]

2.5檸檬酸酯

檸檬酸酯類增塑劑以檸檬酸為主要原料合成，由于其無毒、安全，現(xiàn)在已經(jīng)成為國內(nèi)外塑料工業(yè)首選的環(huán)保型增塑劑之一。，其主要的品種有檸檬酸三乙酯(TEC)、乙酰檸檬酸三乙酯(ATEC)、乙酰檸檬酸三正丁酯(ATBC)、檸檬酸三正丁酯(TBC)、檸檬酸三正己酯(THC)、乙酰檸檬酸三正己酯(ATHC)等。其中ATBc和TBC應(yīng)用最為普遍。

TBc可作為乙烯基樹脂及纖維素的增塑劑，具有無毒、相容性好、增速效率高等優(yōu)點。用于樹脂中能夠防止霉菌的生長，用于醋酸纖維素能提高光穩(wěn)定性。但與DEHP相比，在使用中容易析出。另外，TBC同時也是制備ATBC的重要原料。檸檬酸酯類增塑劑對PVC的增塑作用十分明顯，它的增塑效果幾乎可以l：1替代DOP。但由于生產(chǎn)成本導(dǎo)致的價格過高等問題，目前主要應(yīng)用在無毒安全性要求較高的一些領(lǐng)域，例如飲料的瓶塞、塑料玩具、瓶裝食品的密封圈、醫(yī)療器材等。除了用作增塑劑以外，檸檬酸酯類產(chǎn)品還在硝化纖維，油田化學(xué)品、化妝品添加劑、洗滌助劑、乳化劑等方面有著廣泛的應(yīng)用。[6]

作為傳統(tǒng)增塑劑的“綠色”替代品，檸檬酸酯類增塑劑優(yōu)點較為突出，符合當(dāng)今世界以環(huán)保為主題的的發(fā)展方向，因此市場前景十分光明。但是其價格因素成為了限制其應(yīng)用的主要瓶頸。因此，生產(chǎn)企業(yè)在降低成本和市場推廣方面仍要

付出大量努力一。

2.6蓖麻油衍生酯增塑劑

蓖麻油從蓖麻籽中獲得，是一種黏性淡黃色無揮發(fā)性的非干性油。作為自然界中羥值最高的油脂，主要由蓖麻油酸構(gòu)成，其余的脂肪酸有油酸、亞油酸、硬脂酸等。容易發(fā)生皂化、酯化、水解等多種化學(xué)反應(yīng)。其主要用途有防腐劑、潤滑劑、藥物、活性劑等等。蓖麻油還可以直接用作增塑劑，蓖麻油熱裂可生成癸二酸，與相應(yīng)的醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成系列的耐低溫增塑劑。用硝酸氧化蓖麻油可制得壬二酸，進而合成壬二酸酯。該類產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于制備香料以及耐熱性和耐性能優(yōu)良的增塑劑。其主要應(yīng)用于地板膠等半軟制品。其前景廣闊。[7]

2.7烷基吡咯烷酮

N-烷基-吡咯烷酮是一種高效增塑劑。其揮發(fā)性能使PVC快速凝膠化。同時能使PVC在極低溫度下保持良好的韌性,安全環(huán)保，毒性極低。目前，烷基吡咯烷酮的工業(yè)生產(chǎn)路線是：r-丁內(nèi)酯與烷基胺縮合，縮合在無催化劑，加壓條件下進行。烷基吡咯烷酮涂層突出的加工性能，物理性能和高度相容性。使其能與輔助增速劑復(fù)配使用。這樣不但可以降低制品的壓痕硬度、低溫韌性、加工溫度和時間。而且還增加制品的相容性，凝膠速度和透明。另外烷基吡咯烷酮與脂肪酸酯的復(fù)配物的成本降低。同時保持良好的抗張性能和低溫韌性。同時烷基吡咯烷酮與鄰苯類增塑劑復(fù)配物可以大大降低其遷移性能。這樣就可以解決鄰苯類增塑劑在食品以及醫(yī)療制品中遷移危害人類健康的問題。

由此可見，烷基吡咯烷酮為一種高效的增塑劑?？蓮V泛應(yīng)用于電線電纜絕緣護套等領(lǐng)域。[8]

三、結(jié)語

增塑劑市場大，這要求我們要加快淘汰有毒增塑劑和開發(fā)推廣新型無毒增塑劑。增塑劑產(chǎn)品綠色、環(huán)?；瘜⒊蔀槌绷?。但我國增塑劑生產(chǎn)企業(yè)目前普遍存在催化合成工藝水平不高，收率不高，生產(chǎn)產(chǎn)品品種單一，產(chǎn)量低。成本高，性能欠佳等現(xiàn)，從而使得市場占有率低，因此國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)早作準(zhǔn)備。一方面，對傳統(tǒng)的增塑劑進行改性研究：另一方面，開發(fā)新穎環(huán)保型增塑劑，以期獲得性價比更高、安性性更可靠、對環(huán)境更友好的新一代增塑劑產(chǎn)品。